Trong loạt bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về ADAS - Hệ thống hỗ trợ người lái nâng cao. Chúng tôi sẽ đề cập đến chủ đề đủ sâu để bạn sẽ:
Đây là PHẦN 1/4 trong loạt bài ADAS:
ADAS (Hệ thống hỗ trợ người lái nâng cao) là các hệ thống an toàn thụ động và chủ động được thiết kế để loại bỏ thành phần lỗi của con người khi vận hành nhiều loại phương tiện. Hệ thống ADAS sử dụng các công nghệ tiên tiến để hỗ trợ người lái xe trong quá trình lái xe và từ đó cải thiện hiệu suất của người lái xe. ADAS sử dụng kết hợp các công nghệ cảm biến để nhận biết thế giới xung quanh xe, sau đó cung cấp thông tin cho người lái xe hoặc thực hiện hành động khi cần thiết.
Hệ thống ADAS ngày nay đang được áp dụng cho ô tô, xe tải và xe buýt cũng như các phương tiện nông nghiệp, xây dựng và quân sự.
Theo NHTSA (Cục Quản lý An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia), chỉ riêng năm 2019 đã có hơn 36.000 người Mỹ thiệt mạng trong các vụ tai nạn ô tô. Ghi chú Nghiên cứu Thông tin An toàn Giao thông tháng 8 năm 2016 của NHTSA đã báo cáo rằng 94% số vụ tai nạn đó là do lỗi của con người, tức là lỗi của người lái xe.
Với thực tế này, thật dễ dàng để tưởng tượng có bao nhiêu mạng sống có thể được cứu nhờ hệ thống ADAS hiệu quả giúp ngăn ngừa nhiều lỗi này. Trên thực tế, IIHS (Viện Bảo hiểm An toàn Đường cao tốc), ước tính rằng ngay cả các công nghệ ADAS hiện có cũng có thể ngăn ngừa hoặc giảm bớt tác động của 1,8 triệu vụ tai nạn mỗi năm và có khả năng cứu sống tới 10.000 người mỗi năm.
Có một số cấp độ ADAS khác nhau, từ camera dự phòng đơn giản và cảm biến cảnh báo điểm mù đến hệ thống cảnh báo chệch làn đường, kiểm soát hành trình thích ứng, tự đỗ xe, v.v. Phần mở rộng cuối cùng của ADAS một ngày nào đó sẽ là những phương tiện thực sự tự lái, hay còn gọi là “tự lái” và không cần con người điều khiển. Nhưng ngay cả bây giờ, nhiều năm trước khi chúng ta có được ô tô tự lái hoàn toàn, các tính năng an toàn của ADAS đang giúp việc lái xe ngày càng an toàn hơn.
Các công ty trên toàn thế giới đang đầu tư hàng tỷ đô la vào việc phát triển công nghệ ADAS. Ngày nay thật khó để tìm thấy một nhà sản xuất ô tô không dành nguồn lực đáng kể cho công nghệ ADAS. General Motors, Volvo, Toyota, Ford, Volkswagen, Tesla, BMW và Audi, chỉ kể tên một vài hãng. Đó là một danh sách dài bao gồm hầu hết mọi nhà sản xuất ô tô, xe tải và xe buýt trên thế giới.
Công nghệ ADAS đang phát triển nhanh chóng và không ai muốn bị bỏ lại phía sau.
ADAS hoạt động bằng cách cảnh báo người lái xe về mối nguy hiểm hoặc thậm chí thực hiện hành động để tránh tai nạn. Các phương tiện được trang bị ADAS có thể cảm nhận môi trường xung quanh, xử lý thông tin này nhanh chóng và chính xác trong hệ thống máy tính và cung cấp kết quả đầu ra chính xác cho người lái xe.
Xe được trang bị ADAS có một loạt cảm biến tiên tiến giúp tăng cường mắt, tai và khả năng ra quyết định của người lái xe. Bạn có thể nhìn thấy trong bóng tối? Không tốt lắm, nhưng RADAR thì có thể. Bạn có thể định vị bằng tiếng vang như dơi hay cá heo để xác định xem có đứa trẻ nào ở phía sau xe của bạn hay không trước khi bạn lùi xe? Không, nhưng cảm biến SONAR thì có thể. Bạn có thể nhìn thấy mọi hướng cùng một lúc không? Không, nhưng máy ảnh và cảm biến LiDAR thì có thể. Bạn có biết chính xác vĩ độ và kinh độ của mình mọi lúc không? Không, nhưng một số chòm vệ tinh định vị toàn cầu trong không gian có thể gửi thông tin đó đến ô tô của bạn và hơn thế nữa.
Các loại cảm biến ADAS khác nhau được sử dụng trong xe tự hành ngày nay
Kiến trúc hệ thống ADAS bao gồm một bộ cảm biến, giao diện và bộ xử lý máy tính mạnh mẽ tích hợp tất cả dữ liệu và đưa ra quyết định trong thời gian thực. Những cảm biến này liên tục kiểm tra môi trường xung quanh xe và cung cấp thông tin này cho các máy tính ADAS trên xe để ưu tiên và hành động. Ngày nay, họ đang cứu mạng sống bằng cách ngăn chặn những tai nạn có thể xảy ra nếu không có ADAS. Một ngày nào đó, những công nghệ này sẽ dẫn đến những chiếc xe tự lái hoàn toàn.
Passive ADAS systems - Hệ thống ADAS thụ động
Bất kể số lượng hoặc loại cảm biến được cài đặt, trong hệ thống ADAS thụ động, máy tính chỉ thông báo cho người lái xe về tình trạng không an toàn. Người lái xe phải hành động để ngăn chặn tình trạng đó dẫn đến tai nạn. Các phương pháp cảnh báo điển hình bao gồm âm thanh và đèn nhấp nháy, và đôi khi thậm chí cả phản hồi vật lý, ví dụ, vô lăng rung để cảnh báo người lái xe rằng làn đường họ đang di chuyển vào bị chiếm bởi một phương tiện khác (phát hiện điểm mù).
Các chức năng ADAS thụ động phổ biến bao gồm:
Xe thử nghiệm tự lái với mảng cảm biến trên nóc xe
Active ADAS systems - Hệ thống ADAS Chủ động
Trong hệ thống ADAS chủ động, chiếc xe thực hiện hành động trực tiếp. Ví dụ về các hàm ADAS hoạt động bao gồm:
Bộ Giao thông Vận tải Canada đã tổng hợp một cái nhìn tổng quan tuyệt vời về cả chức năng ADAS thụ động và chủ động:
Collision Warning - Cảnh báo va chạm
Collision Interventions - Can thiệp va chạm
Driving Control Assistance - Hỗ trợ điều khiển lái xe
Parking Assistance - Hỗ trợ đỗ xe
Các hệ thống hỗ trợ người lái khác
Phần mở rộng cuối cùng của công nghệ ADAS là tự chủ hoàn toàn, tức là khả năng tự lái (một từ viết tắt phổ biến là AV - "Xe tự hành"). Nếu chúng ta tưởng tượng một thế giới tương lai nơi ô tô, xe tải và xe buýt đang lái xe xung quanh mà không có người điều khiển con người kiểm soát, những thách thức liên quan đến việc tạo ra một hệ thống công nghệ lái xe tự động rộng lớn như vậy có vẻ khó khăn.
Nhưng phần thưởng sẽ rất lớn:
Đường cao tốc gần khu vực đô thị là ứng cử viên hàng đầu cho việc đo lưu lượng giao thông
Năm 1963, Chicago đã giới thiệu “đồng hồ đo đường dốc” (đèn giao thông) tại các đoạn đường dốc dẫn đến đường cao tốc đông đúc, để điều chỉnh số lượng ô tô có thể đi vào trong thời gian đông đúc trong ngày và ngăn ngừa ùn tắc giao thông. Thực hành này được tìm thấy trên khắp thế giới ngày nay. Trong tương lai, loại quy định này có thể được thực hiện ở cấp độ cao hơn, điều chỉnh tốc độ hoặc thậm chí chuyển hướng ô tô để tránh ùn tắc giao thông.
Sáu cấp độ tự chủ của phương tiện
Bộ Giao thông vận tải Hoa Kỳ đã áp dụng sáu cấp độ tự chủ của phương tiện do SAE (Hiệp hội kỹ sư ô tô quốc tế) phát triển, như sau:
Các cấp độ:
Hiện nay có một số loại xe tự lái:
Xe khách
Xe khách và taxi tự lái hoàn toàn vẫn là mục tiêu cuối cùng của công nghệ này. Nhưng giống như các sứ mệnh lên mặt trăng của Mỹ những năm 1960 và 1970, rất nhiều lợi ích, cả trong và ngoài hoạt động khám phá không gian, là kết quả của những thách thức kỹ thuật cần phải vượt qua để đưa con người lên mặt trăng và đưa họ trở về Trái đất an toàn.
Vì vậy, ngày nay, nhiều năm trước khi đạt được quyền tự chủ 100%, chúng ta đã gặt hái được những lợi ích từ những tiến bộ do công nghệ ADAS mang lại. Với các chức năng như tránh va chạm, camera dự phòng, cảm biến đỗ xe, kiểm soát hành trình thích ứng và phát hiện điểm mù, hệ thống ADAS đã giúp việc lái xe an toàn hơn.
“Autopilot” cấp 2 của Tesla không phải là công nghệ tự lái tiên tiến nhất trên thị trường, nhưng có lẽ nó được người tiêu dùng biết đến nhiều nhất vì sự phổ biến của thương hiệu ô tô Tesla. Tesla nổi tiếng là nhà sản xuất ô tô chở khách chạy hoàn toàn bằng điện. Họ đang mở rộng sang lĩnh vực xe tải nhỏ (xe bán tải) và xe tải lớn (Hạng 8) vào năm 2021 và 2022.
Công nghệ xe tự lái và xe điện rất phù hợp với nhau vì cả hai đều sử dụng nhiều máy tính. Vào tháng 7 năm 2021, Tesla bắt đầu tải phiên bản Beta 9 của quyền tự chủ cấp 4 được chờ đợi từ lâu xuống xe của khách hàng của họ. Đồng thời, Tesla nhanh chóng cảnh báo rằng người lái xe phải ngồi ở ghế lái và có thể điều khiển bất cứ lúc nào. Giám đốc điều hành Tesla Elon Musk đã bắt đầu hứa hẹn về phiên bản beta này từ năm 2018.
Chính quyền ở các thị trấn và thành phố này cần có những quy định đặc biệt để cho phép thử nghiệm và triển khai thương mại các phương tiện tự lái. Tất nhiên, có những rủi ro và luật mới sẽ cần phải được ban hành để giải quyết trách nhiệm pháp lý, chẳng hạn như khi tai nạn chắc chắn xảy ra.
Taxi và phương tiện đi chung xe
Các công ty đang phát triển taxi tự lái (hay còn gọi là “taxi robot”) và không gian đi chung bao gồm Waymo, TuSimple, Plus AI và hơn. Không có gì đáng ngạc nhiên khi những gã khổng lồ về dịch vụ chia sẻ xe, Uber và Lyft tham gia sâu vào lĩnh vực xe tự lái, đầu tư hàng triệu đô la và hình thành các liên minh trong lĩnh vực xe tự lái. Họ đang tìm cách thay thế chi phí của người lái xe bằng công nghệ, giống như các công ty giao hàng bằng xe tải lớn và nhỏ đang làm.
Taxi không người lái Waymo One điển hình
Nhìn vào một ví dụ, Waymo là một công ty con ở Mỹ của Alphabet, công ty mẹ của Google. Ngày nay, người dân ở khu vực đô thị Phoenix ở Hoa Kỳ có thể gọi taxi Waymo One tự lái hoàn toàn bằng ứng dụng Waymo trên điện thoại thông minh của họ. Taxi không người lái Waymo được coi là tự chủ cấp độ 4, nhưng chỉ trong một tuyến đường quy định và trong các điều kiện đã biết.
Tính đến thời điểm viết bài này, Waymo đang vận hành 300 xe taxi trên diện tích ~100 dặm vuông (~260 km2) bao gồm các thị trấn Chandler, Gilbert, Mesa và Tempe. Cần phải đề cập rằng taxi Waymo hoàn toàn không có người lái, hay còn gọi là taxi Waymo “chỉ dành cho người lái” hoạt động trong một khu vực có diện tích chỉ bằng một nửa diện tích đó.
Xe tải vận chuyển lớn nhỏ
Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (US DOE), mỗi năm các phương tiện vận chuyển 11 tỷ tấn (9,9 tỷ tấn) hàng hóa - trị giá khoảng 35 tỷ USD (29,5 tỷ euro) hàng hóa mỗi ngày và di chuyển con người hơn 3 nghìn tỷ dặm (~4,8 T km). Lĩnh vực vận tải chiếm khoảng 30% tổng nhu cầu năng lượng của Hoa Kỳ và 70% lượng tiêu thụ xăng dầu của Hoa Kỳ.
Quy mô của những con số này là lý do tại sao DOE lại quan tâm đến việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng trong giao thông vận tải và các tính năng ADAS tiên tiến là một thành phần thiết yếu. Làm sao?
Một trong những ứng dụng sớm nhất được hình dung cho các phương tiện tự lái hoặc tự hành là trong lĩnh vực xe tải “đội quân”. Trong kịch bản này, lần đầu tiên được đưa ra bởi tạp chí Popular Science vào năm 1995, một chiếc xe tải dẫn đầu do con người điều khiển sẽ dẫn đầu một đoàn xe (hay còn gọi là “trung đội”) gồm các xe tải tự động đi theo một người chỉ huy do con người điều khiển . Cách tiếp cận này có ứng dụng không chỉ trong giao thông vận tải mà còn trong nông nghiệp, khai thác mỏ, hoạt động quân sự, v.v. Được hỗ trợ bởi Volvo, Peloton Technology đang tích cực phát triển công nghệ “đội quân” xe tải.
Theo báo cáo của DOE năm 2018: “Trung đội liên quan đến việc sử dụng các cảm biến và thông tin liên lạc giữa xe với xe, chẳng hạn như camera và radar, để kết nối ảo hai hoặc nhiều xe tải với nhau trong một đoàn xe. Liên kết ảo cho phép tất cả các phương tiện trong trung đội giao tiếp với nhau, cho phép chúng tự động tăng tốc, phanh cùng nhau và cho phép chúng bám theo nhau ở khoảng cách gần hơn so với mức thường có thể có của xe tải không liên kết.”
Ưu điểm của việc tập trung bao gồm:
Ngày nay, trọng tâm của các phương tiện thương mại tự lái là vận chuyển hàng hóa bằng xe tải lớn, cũng như giao hàng thực phẩm và các gói hàng nhỏ tại địa phương bằng các xe tải nhỏ hơn nhiều, đôi khi được gọi là giao hàng “dặm cuối”. Điều này bao gồm các gói hàng cũng như thực phẩm, chẳng hạn như giao bánh pizza. Nhiều công ty đang trong giai đoạn phát triển thử nghiệm và hoạt động quy mô nhỏ trong lĩnh vực này. Các công ty hoạt động trong lĩnh vực này bao gồm Daimler, Volvo, Navistar, Paccar (nhà sản xuất Peterbilt, DAF và Xe tải Kenworth), Ford Otosan, v.v.
Waymo Via là dịch vụ giao hàng thương mại của Waymo, áp dụng công nghệ xe không người lái tương tự từ dịch vụ taxi của họ cho cả vận tải đường dài cũng như giao hàng chặng cuối bằng các phương tiện nhỏ hơn nhiều. Waymo không sản xuất xe nhưng đã hợp tác với các công ty khác như Fiat-Chrysler, Audi, Toyota và Jaguar .
Tesla đang phát triển Tesla Semi, loại xe bán tải hạng 8 dành cho vận tải đường dài. Nó sẽ có bốn động cơ điện độc lập - một động cơ cho mỗi bánh dẫn động. Phiên bản đầu tiên sẽ yêu cầu người lái nhưng dự định sẽ trở thành một chiếc xe tải tự hành hoàn toàn dựa trên hệ thống Autopilot của công ty.
Xe tải chạy hoàn toàn bằng điện Tesla Semi sắp ra mắt
Khi còn nhỏ, bạn có bao giờ nghĩ rằng chiếc ô tô của gia đình mình sẽ được trang bị RADAR và SONAR như máy bay và tàu ngầm không? Bạn thậm chí có biết LiDAR là gì không? Bạn có tưởng tượng màn hình phẳng thống trị bảng điều khiển và hệ thống định vị được kết nối với các vệ tinh trong không gian không? Nó có vẻ giống như khoa học viễn tưởng và hoàn toàn nằm ngoài tầm với ít nhất là 100 năm. Nhưng ngày nay, tất cả những điều đó và hơn thế nữa đều là sự thật.
ADAS là loại hình phát triển quan trọng nhất đang diễn ra ngày nay. Tất nhiên, có sự phát triển song song giữa xe hybrid và xe điện, điều này cũng cực kỳ quan trọng trong việc giảm khí nhà kính và sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
ADAS đề cập trực tiếp đến khía cạnh quan trọng nhất của du lịch: sự an toàn của con người. Vì hơn 90% các vụ tai nạn, thương tích và tử vong trên đường bộ là do lỗi của con người, mọi tiến bộ trong ADAS đều có tác dụng rõ ràng và tuyệt đối trong việc ngăn ngừa thương tích và tử vong.
